Vroege carrière
Patrick Chan begon met schaatsen in 1996. Oorspronkelijk wilde hij leren schaatsen om hockey te kunnen spelen, maar al snel raakte hij geïnteresseerd in kunstschaatsen. Zijn coach, Osborne Colson, dwong hem om 30 minuten per dag te besteden aan basisslag, kantwerk, cross-cutting en balansoefeningen. Chan zei: "Ik vertel mensen dat ik de flow in mijn knieën en de flow die ik genereer van mijn kanten te danken heb aan meneer Colson. Hij wist dat hij alles uit elkaar moest halen en vanaf de basis moest beginnen met de basis van het schaatsen."
seizoen 2007-2008
Chan verdeelde zijn trainingstijd tussen de World Arena Ice Hall in Colorado Springs, Colorado, en de Granite Club in Toronto.
Chan nam deel aan de Wereldkampioenschappen 2008 in maart. Hij werd zevende in het korte programma en elfde in het vrije schaatsen, waarmee hij negende algemeen werd.
seizoen 2008-2009
Op de wereldkampioenschappen 2009 werd Chan derde in het korte programma, achter Brian Joubert en Evan Lysacek, en tweede in het vrije schaatsen om de zilveren medaille te winnen achter Lysacek. Hij was achttien jaar. Hij kwam ook uit voor Canada op de World Team Trophy 2009. Hij werd vierde bij de mannen en Canada won het zilver, achter de Verenigde Staten en voor Japan.
seizoen 2009-2010
De Olympische Winterspelen van 2010 werden gehouden in Chan's thuisland, Canada. Chan plaatste zich als zevende in het korte programma en behaalde daarna een nieuwe persoonlijke recordscore om vierde te worden in het vrije schaatsen, waarmee hij vijfde werd in het algemeen klassement.
Chan nam opnieuw deel aan de Wereldkampioenschappen 2010. Hij werd tweede in het korte programma, slechts 1,50 achter de leider, Daisuke Takahashi. Hij werd tweede in de vrije schaats, 8,98 punten achter Takahashi, en won daarmee zijn tweede zilveren wereldmedaille. Chan verdiende 27.000 dollar aan prijzengeld.
seizoen 2010-2011
Chan begon zijn seizoen tijdens de Liberty Summer Competition 2010 waar hij zijn nieuwe korte programma debuteerde op de muziek van Take Five, een jazz stuk. Hij werd eerste in het korte programma, landde zijn eerste 4T in competitie en kreeg een hoog uitvoeringscijfer voor de sprong. In de vrije schaats miste hij de 4T, maar landde een 3A-3T combinatie voor zijn eerste keer in competitie, en pakte de gouden medaille.
Op de Wereldkampioenschappen 2011 in Moskou, na een vertraging van een maand, won Chan het korte programma met een score van 93,02 punten, een nieuw wereldrecord. In de vrije schaats behaalde hij 187,96 punten (nog een wereldrecord), wat hem een totaal geeft van 280,98 punten voor zijn twee wedstrijddagen. In september ontving hij drie Guinness World Records certificaten voor het behalen van wereldrecords in het korte programma, het vrije schaatsen, en de totaalscore.
seizoen 2011-2012
In februari 2012 nam Chan deel aan de vier continenten kampioenschappen 2012. Hij werd eerste in het korte programma, 4,51 voor Takahito Mura, en in de vrije schaats, 24,25 voor Daisuke Takahashi, en behaalde een 10,00 voor zijn programma-onderdeel scores. Hij won goud met een totaalscore van 273,94 punten.
Eind maart 2012 nam Chan deel aan de wereldkampioenschappen 2012 in Nice, Frankrijk, en won zijn tweede wereldtitel op rij. Hij werd eerste in beide onderdelen en eindigde met een totaal van 266,11 punten, 6,45 voor de zilveren medaillewinnaar Daisuke Takahashi. Sommigen in het publiek juichten het resultaat uit. Op 16 april 2012 meldden de media dat Chan het ontslag van Krall had aanvaard. Hij gaf Krall de schuld voor het verbeteren van zijn quad sprong.
seizoen 2012-2013
Tijdens het seizoen werd Chan gecoacht door Kathy Johnson en Eddie Shipstead. Hij verliet zijn oude choreografe Lori Nichol en vroeg Jeff Buttle en David Wilson om zijn competitieve programma's te produceren.
In januari, op de Canadese kampioenschappen 2013, werd Chan eerste in beide segmenten en won zijn zesde Canadese nationale titel. Op de Wereldkampioenschappen 2013, gehouden in Londen, Ontario, Canada, won Chan het korte programma met 6,81 punten meer dan Denis Ten uit Kazachstan. Hij vestigde een nieuw wereldrecord. Hij maakte enkele fouten in zijn sprongen in het vrije schaatsen en werd tweede in dat onderdeel. Hij eindigde als eerste met 267,78 punten, 1,3 punten meer dan Ten voor de gouden medaille. Het was Chan's derde wereldtitel op rij.
seizoen 2013-2014
In het ISU Grand Prix-seizoen 2013-14 won Chan zowel de 2013 Skate Canada International als de 2013 Trophée Éric Bompard met een wereldrecordscore op dat moment in zowel het korte programma als de vrije schaats. Hij eindigde als tweede in de Grand Prix-finale, achter Yuzuru Hanyu uit Japan.
Op de Olympische Winterspelen van 2014 deed Patrick Chan mee aan het onderdeel team. Hij schaatste het korte programma voor mannen en werd derde, wat bijdroeg aan Canada's zilveren medaille.
Tijdens het individuele onderdeel werd Chan tweede in het korte programma, met 3,93 punten minder dan Hanyu's wereldrecordscore en meer dan tien punten voorsprong op de rest van het deelnemersveld. Hanyu's programma bevatte dezelfde sprongen als Chan, maar hij had een betere kwaliteit en amplitude bereikt op de sprongen, met name de drievoudige axel. Hanyu viel twee keer tijdens zijn vrije schaats en kreeg nog een driedubbele korting omdat hij zijn voet neerzette in het midden van een sprongcombinatie, terwijl Chan het moeilijk had op verschillende van zijn sprongen, waaronder een misser op een relatief eenvoudige dubbele axel. Het resultaat was dat Hanyu Chan in de vrije schaats met 0,54 punten voorbleef en de gouden medaille won, terwijl Chan de zilveren medaille kreeg.
seizoen 2015-2016
In het voorjaar van 2015 bevestigde Chan in verschillende interviews dat hij zou gaan trainen voor het seizoen 2015-2016.
Chan pakte gemakkelijk zijn achtste nationale tegel op de 2016 Canadese kampioenschappen kunstschaatsen Chan won goud op de 2016 Four Continents Championships, versloeg Jin Boyang en scoorde een nieuw persoonlijk record in de vrije schaats. Hij werd vijfde op de wereldkampioenschappen 2016 na een derde plaats op de korte en vijfde op de vrije schaats.
seizoen 2016-2017
Chan en Johnson besloten dat ze in juli 2016 naar Vancouver zouden verhuizen. Ze nam ontslag in augustus 2016, en de verhuizing naar Vancouver werd in de ijskast gezet. Op 23 september 2016 kondigde Chan aan dat zijn nieuwe coachingsteam geleid zou worden door Marina Zueva, en dat zijn trainingsbasis Canton, Michigan zou zijn. Hij zou het hele seizoen in Canton blijven.
Chan won gemakkelijk een record negende Canadese nationale titel. Op de wereldkampioenschappen van 2017 zette hij in het korte programma zijn nieuwe persoonlijke beste neer van 102,13, waarmee hij zichzelf op de derde plaats in medaillekansen bracht, maar na het lange programma zakte hij naar de zesde plaats. Tijdens het seizoen probeerde hij een viervoudige Salchow in zijn repertoire op te nemen als reactie op de toenemende sprongmoeilijkheidsgraad van zijn topconcurrenten.
seizoen 2017-2018
In februari vertegenwoordigde Chan Canada op zijn derde Olympische Spelen, in Pyeongchang, Zuid-Korea. Hij won zijn eerste Olympische goud en zijn derde Olympische medaille in totaal tijdens het teamevenement, door de Olympische atleten uit Rusland te verslaan. Hij schaatste beide onderdelen en werd derde bij de korte en eerste bij de vrije schaats. Dit leverde Canada 18 teampunten op, zes meer dan de Russische schaatser Mikhail Kolyada. Bij de individuele mannen eindigde Chan als negende na een zesde plaats in het korte programma en een achtste plaats bij de vrije schaats. Hij had een trippelpoging gedaan, een trippelpoging gedubbeld, raakte met zijn hand de grond bij een drievoudige axel en struikelde over zijn voetenwerk. Hij verklaarde dat dit Olympisch evenement zijn laatste wedstrijd was. Op 16 april 2018 ging hij officieel met wedstrijdpensioen.
